JP2015059776A

JP2015059776A - 欠陥観察装置およびその方法

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Publication number: JP2015059776A
Application number: JP2013192532A
Authority: JP
Inventors: 高木　裕治; Yuji Takagi; 裕治高木; 祐子大谷; Yuko Otani
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2015-03-30
Also published as: WO2015040894A1; TW201514479A

Abstract

【課題】欠陥種類に関係なく高感度に検出でき、フィルタの切り替えにおける、検出条件の異なる複数の画像取得の時間が短縮された欠陥観察装置を提供する。
【解決手段】ＳＥＭと光学顕微鏡１０３と制御部とを備える欠陥観察装置であって、前記光学顕微鏡は、試料に光を照射する照射系と、前記照射系により照射された該試料からの光に基づく信号を検出し、電気的に偏光状態を制御可能な分布偏光素子１１７と電気的に空間形状を制御可能な空間フィルタ１１８とを有する検出系と、を備え、前記制御部は、同期信号を生成し、該生成した同期信号に基づき前記分布偏光素子の偏光状態と前記空間フィルタの空間形状とを制御し電気的に切り替え、複数の前記分布偏光素子の偏光状態と前記空間フィルタの空間形状との組合せにおける前記検出系により検出した画像を処理することを特徴とする欠陥観察装置である。
【選択図】図２

Description

欠陥観察装置および欠陥観察方法に関する。

半導体製造工程における、半導体ウェーハ上の異物欠陥、パターン欠陥などの欠陥検査は、外観検査装置による欠陥位置検出と、欠陥観察装置による欠陥観察により行われ、欠陥の観察結果に基づき対策すべき工程を絞り込んでいる。半導体パターンの微細化が進み、微細な欠陥も歩留まりに影響を与えるため、、観察装置にはＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）が使われる。外観検査装置とＳＥＭ式の観察装置は別の装置でありステージ座標のズレがあるため、外観検査装置で検出した欠陥位置情報のみを使って、ＳＥＭ式の観察装置の視野に欠陥の位置出しを行うことは難しい。

特にパターン無しウェーハの検査装置では、検査のスループットを上げるために、半導体基板表面を暗視野照明するためのレーザビームのスポットサイズを大きくして半導体基板表面を走査して照射しているため、半導体基板表面を走査するレーザビームスポットの位置から求める位置座標の精度は、大きな誤差成分を含む。このような大きな誤差成分を含んだ欠陥の位置情報に基づいてＳＥＭを用いて欠陥を詳細に観察しようとすると、光学式の異物検査装置よりも遥かに高い倍率で観察するＳＥＭの視野内に欠陥を納めることは困難になる。

これを解決する方法として特許文献１（特開２０１１−１０６９７４号公報）には、ＳＥＭによるパターン無しウェーハの欠陥観察を行うに際して、観察装置に搭載された、暗視野光学顕微鏡で欠陥の位置検出を行い、検出した位置座標を用いてＳＥＭの観察像の撮像を行う方法が開示されている。またパターン無しウェーハ上にある欠陥を高感度に検出する方法として、暗視野顕微鏡の検出光路上に分布偏光素子、空間フィルターを入れた上でウェーハ上の欠陥位置を検出する方法が開示されている。

特開２０１１−１０６９７４号公報

ＳＥＭによるパターン無しウェーハの欠陥観察は、光学顕微鏡による欠陥位置出しのための再検出が、あらゆる欠陥種に対して高感度に、かつ高スループットに実行可能であることが望まれている。

特許文献１には、分布偏光素子及び空間フィルタを検出光路の瞳面に持つ暗視野光学系を搭載した欠陥観察用の電子顕微鏡の構成が開示されている。

しかしながら、特許文献１には、欠陥の検出は特定のフィルタでの検出しか開示されておらず、このため、ある特定の欠陥は高感度に検出できるものの、それ以外の種類の欠陥は感度が低下するという問題があった。また、フィルタを切り替えて検出条件の異なる画像を撮像する場合、分布偏光素子と空間フィルタの両方を同時に切り替える方法の開示はなく、また開示されている機械的なフィルタの切り替え方法では、複数の検出条件の異なる画像取得に時間がかかるという課題があった。

本発明の目的は、半導体ウェーハ外観検査装置で検出した欠陥のＳＥＭによる詳細観察において、外観検査装置で検出した欠陥を、その種類によらず高感度かつ高速に再検出し、再検出位置に基づいて欠陥をＳＥＭの観察視野内に確実に入れることを可能とする、欠陥検出装置と方法及び、それを利用した欠陥観察装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、前記光学顕微鏡は、試料に光を照射する照射系と、前記照射系により照射された該試料からの光に基づく信号を検出し、電気的に偏光状態を制御可能な分布偏光素子と電気的に空間形状を制御可能な空間フィルタとを有する検出系と、を備え、前記制御部は、同期信号を生成し、該生成した同期信号に基づき前記分布偏光素子の偏光状態と前記空間フィルタの空間形状とを制御し電気的に切り替え、複数の前記分布偏光素子の偏光状態と前記空間フィルタの空間形状との組合せにおける前記検出系により検出した画像を処理することを特徴とする。

本発明によれば、高感度かつ高速に欠陥位置の検出が可能な欠陥観察装置およびその方法を提供することができる。

本発明に係る欠陥観察装置の構成図本発明に係る欠陥観察装置の光学撮像系制御回路１２１の詳細構成を示す図本発明に係る欠陥観察方法における光学顕微鏡画像撮像ステップのフローチャート本発明に係る欠陥観察方法における光学顕微鏡画像撮像のタイミングチャート本発明に係る欠陥観察装置の光学顕微鏡の詳細構成を示す図本発明に係る欠陥観察方法における欠陥座標計算ステップのフローチャート本発明に係る欠陥観察方法の全体フローチャート

以下、本発明の実施の形態について適宜図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明に係る欠陥観察装置の構成図である。

本実施形態の欠陥観察装置は、半導体デバイスの製造工程において発生するウェーハ上の欠陥を観察する装置である。

１０１は被検査対象のウェーハである。１０２はウェーハ1を詳細観察する電子顕微鏡（以下ＳＥＭと記述）であり、１０３はウェーハ１上の欠陥を光学的に検出して、その欠陥位置情報を取得する光学顕微鏡である。１０４はウェーハ１が載置可能なステージであり、ウェーハ１の任意の場所をＳＥＭ１０２及び光学顕微鏡１０３の視野内に移動可能とするものである。１０５は真空槽であり、ＳＥＭ１０２、ステージ１０４、光学顕微鏡１０３の対物レンズ１１３はこの中に納められている。

光学顕微鏡１０３の内部を説明する。１１０は照明光源である。照明光源１１０より出射されたレーザ光は真空封止窓１１１を通り、照明位置を制御するミラー１１２で反射し、ウェーハ１０１表面上の任意の位置に照射される。１１３は試料１０１より反射した散乱光を採光する為の対物レンズである。対物レンズ１１３を通った光は真空封止窓１１４を通り、結像光学系１１５により撮像素子１１６に結像される。結像光学系１１５は偏光状態及び空間形状を電気的に制御可能な分布偏光素子１１７と空間フィルタ１１８を備えている。

制御部１０６は、ステージ制御回路１１９、ＳＥＭ撮像系制御回路１２０、光学系制御回路１２１、外部入出力Ｉ／Ｆ１２２、ＣＰＵ１２３、メモリ１２４より構成され、ステージ制御回路１１９からメモリ１２４までの各構成はバス１２５に接続され、相互に情報の入出力が可能となっている。ステージ制御回路１１９によりステージ１０４の制御が行われ、ＳＥＭ撮像系制御回路１２０によりＳＥＭ１０２の制御及び検出画像信号のメモリ１２４への記憶を行う。光学系制御回路１２１は、光学顕微鏡１０３の撮像素子１１６、分布偏光素子１１７と空間フィルタ１１８の制御、及び撮像素子１１６から得られる画像信号をメモリ１２４へ記憶する。外部入出力Ｉ／Ｆ１２２は、端末１０７への表示情報出力及び、端末１０７からの情報入力、記憶装置１０８への情報入出力、ネットワーク１０９を介して図示しない欠陥検査装置や上位管理システムなどとの情報入出力を行う。メモリ１２４に記憶された画像データはＣＰＵ１２３により演算処理される。

以上のように構成される欠陥観察装置において、特に、光学顕微鏡１０３は、欠陥検査装置（図示せず）で検出した欠陥の位置情報を用いて、ウェーハ１０１上の欠陥の位置を再検出（以下検出と記述）する機能を有し、制御部１０６は光学顕微鏡１０３で検出された欠陥の位置情報に基づいて欠陥の位置情報を補正する位置補正手段としての機能を有し、ＳＥＭ１０２は制御部１０６で補正された欠陥位置情報に基づき、欠陥を観察する機能を有する構成となっている。メモリ１２４にへ記憶されている光学顕微鏡から得られた画像信号を、ＣＰＵ１２３で処理して欠陥の位置を検出することで、メモリ１２４に記憶されている欠陥検査装置から出力された欠陥の位置情報を補正する。ステージ１０４は、光学顕微鏡１０３で検出した欠陥がＳＥＭ１０２で観察できるように移動できる構成となっている。

図２は、本発明に係る欠陥観察装置の光学撮像系制御回路１２１の詳細構成を示す図である。

光学撮像系制御回路１２１はデータＩ／Ｆ２０１、同期信号制御回路２０２、画像情報記憶部２０４、フィルタ状態制御回路２０５、分布偏光素子回路２０６、空間フィルタ制御回路２０７を備えて構成され、これらは内部バス２０８に接続している。データＩ／Ｆ２０１は、内部バス２０８と、制御部１０６内のバス１２５とに接続され、光学撮像系制御回路１２１と、制御部１０６の中の１１９から１２４の他の処理部との間でのデータ授受を行う。同期信号制御回路２０２内にある同期信号発生回路２０３で発生する同期信号は、同期信号制御回路２０２を通して、撮像素子１１６の撮像開始のトリガー信号や、撮像素子１１６から得られる画像信号の画像情報記憶部２０４への記憶開始のためのトリガー信号に用いられる。分布偏光素子回路２０６は、分布偏光素子１１７の制御を、空間フィルタ制御回路２０７は空間フィルタ１１８を制御するものである。フィルタ状態制御回路２０５は、分布偏光素子制御回路２０６、空間フィルタ制御回路２０７に、分布偏光素子１１７および空間フィルタ１１８の制御状態を、同期信号制御回路２０２の信号に同期して指示するものである。

図２に示した回路及び光学系の動作を、図３の処理フローと図４のタイミングチャートにより説明する。以降、フィルタ状態Ｐとは分布偏光素子１１７の偏光状態、若しくは、分布偏光素子１１７を、その状態に制御するために分布偏光素子制御回路２０６に与えるデータのことを指し、フィルタ状態Ｓとは空間フィルタ１１８のフィルタの空間形状の状態、若しくは、空間フィルタ１１８を、その状態に制御するために空間フィルタ制御回路２０７に与えるデータを指すものとする。また、（Ｐ_k，Ｓ_k）（ｋ＝１、…、Ｎ）は、フィルタ状態Ｐ_kとＳ_kが一組で取り扱われることを明示するための表記であり、フィルタ状態（Ｐ_k，Ｓ_k）とは、フィルタ状態Ｐ_kとフィルタ状態Ｓ_kを１セットとしたデータを指す。

図４は、本発明に係る欠陥観察方法における光学顕微鏡画像撮像のタイミングチャートである。

図４に示す同期信号とは、図２の同期信号発生回路２０３で生成される信号であり、命令信号とは同期信号に同期して、同期制御回路２０２からフィルタ状態制御回路２０５、画像情報記憶部２０４、撮像素子１１６に出力され、図３に示した処理ステップを制御するものである。図４に示す分布偏光素子１１７の偏光状態とは、各時刻における分布偏光素子１１７の状態を示し、その状態をＰ_１からＰ_３で示している。図４に示す、空間フィルタ１１８の空間形状とは、各時刻における空間フィルタ１１８の状態を示し、その状態をＳ_１からＳ_３で示している。また、図４に示す撮像素子１１６の動作とは、各時刻における撮像画像の内容を示し、その内容を画像_１から画像_３と記して示し、画像情報記憶部２０４の記憶動作とは、各時刻における記憶画像の内容を示し、その内容を画像_１から画像_３と記して示すものである。撮像素子１１６で撮像された画像データは、撮像終了後、次の同期信号に同期して画像情報記憶２０４に転送され記憶される。図４に示す画像データのメモリ１２４への転送とは、画像データの画像情報記憶部２０４からメモリ１２４への転送タイミングを示すものである。
図４では同期信号の立下りで、分布偏光素子１１７の偏光状態、空間フィルタ１１８の空間形状を変更し、同時に撮像素子１１８での撮像を開始しているが、同期信号の立上がりでフィルタ状態制御回路２０５からフィルタ状態（Ｐ_k，Ｓ_k）を読み出し、分布偏光素子１１７の偏光状態、空間フィルタ１１８の空間形状を変更し、同期信号の立下がりから撮像素子１１６での撮像を開始してもよい。これにより、撮像素子１１８での撮像開始時点で分布偏光素子１１７及び、空間フィルタ１１８のフィルタの状態が安定した後に撮像を開始できることが期待できる。

図３は、本発明に係る欠陥観察方法における光学顕微鏡画像撮像ステップのフローチャートである。

まず、フィルタ状態制御回路２０５がフィルタ状態（Ｐ_k，Ｓ_k）（ｋ＝１、…、Ｎ）をに記憶する（Ｓ３０１）。フィルタ状態（Ｐ_k，Ｓ_k）は予めメモリ１２４、または記憶装置１０８、またはネットワーク１０９に繋がれた図１に記載しない記憶媒体に記憶していたものをフィルタ状態制御回路２０５に転送し、記憶させる。

次に、図４に示す時刻t₁において（Ｓ３０２）、フィルタ状態制御回路２０５からフィルタ状態（Ｐ_k，Ｓ_k）を読み出し、分布偏光素子制御回路２０６にフィルタ状態データＰ_k を、空間フィルタ制御回路２０７にフィルタ状態データＳ_kを出力し、分布偏光素子１１７の偏光状態、空間フィルタ１１８の空間形状を同時に変更する（Ｓ３０３）。この変更は撮像素子116による画像１の撮像開始までに間に合えばよく、分布偏光素子１１７と、空間フィルタ１１８の状態の変更は同時であっても、同時でなくても構わない。

同じく時刻t₁において、光源１１０による照射により撮像素子１１６でウェーハ１０１の撮像を開始し（画像_１）、撮像した画像_１の画像データを時刻t_２の命令信号により画像情報記憶部２０４に記憶する（Ｓ３０４）。

Ｓ３０３とＳ３０４をフィルタ状態（Ｐ_k，Ｓ_k）（ｋ＝１、…、Ｎ）の分だけ繰り返す（Ｓ３０５、Ｓ３０６）。この処理の繰り返しは、図４に示すとおり、命令信号に同期して行われる。図４はＮ＝３の例を示しているが、Ｎは３に限定されるものではない。

フィルタ状態（Ｐ_k，Ｓ_k）（ｋ＝１、…、Ｎ）の画像データの画像情報記憶部２０４への記憶終了後、画像データは画像情報記憶部２０４からメモリ１２４に転送される（Ｓ３０７）。図４では、転送タイミングは、画像情報記憶部２０４への画像データ記憶後、次の同期信号に同期して開始するよう示しているが、転送開始は画像情報記憶部２０４への画像データ記憶後であれば任意の時刻で構わず、図４に示す限りでは無い。また、図４に示す転送時間は、転送する画像データ容量、内部バス２０８、バス１２５、制御部１０６のＣＰＵ１２３，メモリ１２４などのハードウェアの仕様により変化する。

最後に、メモリ１２４に記憶された画像データをＣＰＵ１２３で処理し、欠陥位置を特定し（Ｓ３０８）、その欠陥位置をメモリ１２４に書き込む。ＳＥＭでの欠陥撮像時には、ＣＰＵ１２３は特定された欠陥座標（位置情報）をメモリ１２４から読み出し、これをステージ座標に変換し、このステージ座標をステージ制御回路１１９に与えることで、補正された欠陥位置へのステージ移動が可能となる。。Ｓ３０８の処理内容に関しては図６により後述する。

以上、図３で示した処理全体をＳ３００とし、図７で示す処理フローで参照する。

分布偏光素子１１７と、空間フィルタ１１８の特性は、欠陥検出感度の向上対象となる欠陥種類により決定する必要があることが、特許文献１に開示されている。このため、ある一つの欠陥種類の検出感度に対し適切なフィルタ特性を設定すると、別の種類の欠陥に対しては最適な検出感度が得られないという問題があった。これを解決するために本手法及び装置は、分布偏光素子１１７と、空間フィルタ１１８の特性を切り替えて画像を撮像し、複数の画像を用いて欠陥検出を行うことで、特定の欠陥種類に偏ることの無い感度を得ることを実現するものである。

光学顕微鏡の観点から考慮しなければならない欠陥種類のバリエーションとは、検査工程で発生が予想される欠陥の種類のような歩留まり管理における欠陥種類ではなく、光学顕微鏡で検出の際に考慮すべき欠陥の種類のことを指し、欠陥形状が凹か凸のように形状で大別されるバリエーションや、欠陥の光学的特性により大別されるバリエーションを指すものである。このため、撮像すべきフィルタ状態（Ｐ_k，Ｓ_k）の数は限定できる。

電気的に制御できる分布偏向素子１１７の一例としては，印加電圧により複屈折が変化する液晶を用いたものがある。画素毎に異なる電圧を印加可能な複数画素から構成された液晶素子を，印加電圧を制御することで，フィルタ面内で所望の光学軸の分布を持たせることができる。また、電気的に制御可能な空間フィルタ１１８としてはＤＭＤ（Digital Mirror Device）などがある。図１、図２の光学顕微鏡の構成は説明のために簡略化しているが、空間フィルタとして使用するＤＭＤは光を反射させる光学素子であり、光を透過させることはできない。このため、図５のように光路を工夫する必要がある。

図５は、本発明に係る欠陥観察装置の光学顕微鏡の詳細構成を示す図である。

図５において、結像光学系１１５は、対物レンズ１１３の瞳面５０１を結像させるレンズ５０２、光路をＤＭＤである空間フィルタ１１８に反射させるミラー５０３、分布偏光素子１１９、像を結像させるレンズ５０４から構成されている。対物レンズ１１３の瞳面５０１が結像する位置５０５に分布偏光素子１１９を置く。空間フィルタ１１８は、制御すべき空間形状が必要とする空間分解能があればよいので、対物レンズ１１３の瞳面５０１が結像する位置５０５に対し光路上でデフォーカスする位置におくことができる。また、空間フィルタ１１８、分布偏光素子１１９により得られる欠陥検出感度に対する効果に支障がないかぎり、空間フィルタ１１８を瞳面が結像する位置５０５に、分布偏光素子１１９を瞳面が結像する位置５０５の光路上近傍に置く、あるいは、空間フィルタ１１８と分布偏光素子１１９の双方を光路上で瞳面が結像する位置５０５の近傍に置くなどしても構わない。

図６は、本発明に係る欠陥観察方法における欠陥座標計算ステップのフローチャートである。

図６にフィルタ状態（P_ｋ,S_ｋ）（ｋ＝１、…、Ｎ）で撮像したＮ枚の画像を用いて欠陥位置を特定する処理方法を示す。図６は、図３のＳ３０８の処理の詳細である。よって、図６での処理はすべてＣＰＵ１２３により行われる。

画像_kの画素平均濃淡値（平均値_k）と、標準偏差の３倍の値（３σ_k）を求める（Ｓ６０２）。
得られた平均値_kと、３σ_kを用いて正規化画像_kを生成する（Ｓ６０３）。Ｓ６０３に示す計算式におけるα及びβは計算結果を正規化画像_kの画素値が取りえる範囲に収めるための係数であり、任意に定めて構わない。

Ｓ６０２，Ｓ６０３を画像の枚数Ｎ分繰り返し、正規化画像_k （ｋ＝１、…、Ｎ）を得る（Ｓ６０５）。Ｓ６０６にてＮ枚の正規化画像_k の同一座標（ｉ，ｊ）の最大画素値を統合画像（ｉ，ｊ）の画素値とする。最大値を与えるフィルタ状態を指定するkをmax_kとしてメモリ１２４に記憶しておく。欠陥が最も顕在化できたフィルタ状態を記録することで、そのフィルタに対応する欠陥の性質、例えば凹凸などの性質がＳＥＭの観察画像において顕在化されるよう、ＳＥＭ観察画像の生成において、例えばＳＥＭで検出される二次電子像、反射電子像を用いて観察画像を生成する際に、各画像の混合比を欠陥ごとに変更することが可能となる。

次に、予め定めた欠陥検出しきい値ＴＨで統合画像（ｉ，ｊ）を二値化し、二値画像を得る（Ｓ６０７）。

この二値画像(i,j)をラベリングしたラベル画像から最大面積のラベル領域を検出し、最大面積ラベルの重心を欠陥座標とする（Ｓ６０８，Ｓ６０９）。

最後に検出された画像座標として検出された欠陥位置を、ステージ座標に変換する（Ｓ６１０）。

図７は、本発明に係る欠陥観察方法の全体フローチャートである。補正した欠陥座標を用いてＳＥＭ欠陥画像を収集する手順をフローチャートで示す。

まず、観察対象であるウェーハを図１に示したステージ１０４にロードする（Ｓ７０１）。

次に事前に検査装置で検出された欠陥の欠陥座標データを全体制御部１０６の外部入出力Ｉ／Ｆ１２２を介してメモリ１２４に読み込み（Ｓ７０２）、そのなかから観察対象とするＭ点の欠陥を選択する（Ｓ７０３）。欠陥の選択は予め設定されたプログラムによりＣＰＵ１２３が実行してもよいし、端末１０７を介してオペレータが選択してもよい。

次にウェーハのアライメントを行う（S７０４）。これは、ウェーハ上の座標で記述されている欠陥座標の位置に基づいてステージ１０４を移動したとき、目標である欠陥座標の位置がＳＥＭ１０２の視野、及び光学顕微鏡１０３の視野の中央にくるようにするため、ウェーハ上の座標が既知の位置決めマーク（アライメントマーク）を用いて、ウェーハ座標とステージ座標とを関連付けるものである。この関連付け結果はアライメント情報としてメモリ１２４に記憶される。

次に観察対象として選択された欠陥１からＭについて、欠陥位置の補正を行う（Ｓ７０５、Ｓ７０８、Ｓ７０９）。

まず、欠陥ｍを光学顕微鏡１０３の視野に移動する（Ｓ７０６）。この移動は、メモリ１２４に記憶されている欠陥座標データと、アライメント情報から、ＣＰＵ１２３で欠陥ｍに対応するステージ座標を計算し、これによりステージ制御回路１１９を介して、ステージ１０４を駆動することで行われる。

ステージ移動終了後、図３に示した処理にて欠陥_ｍの位置を特定し（Ｓ３００）、特定した欠陥の位置を補正欠陥位置_ｍとしてメモリ１２４に記憶する（Ｓ７０７）。

以上のＳ７０６、Ｓ３００，Ｓ７０７のシーケンスを欠陥ｍ（ｍ＝１、…、Ｍ）に対し行う。検査装置によっては、検出した欠陥位置座標だけではなく、欠陥の特徴に関する情報を出力する装置もある。例えば、欠陥の特徴情報により欠陥が凸か凹かなどが事前に分かれば、これに合わせてフィルタ状態を欠陥ごとに変更して設定してもよい。これを実現するためには、欠陥の特徴情報に対応するフィルタ状態を予めテーブルにしてメモリ１２４に記憶しておく。そして、前述した検査装置で検出された欠陥の欠陥座標データをメモリ１２４に読み込む際に、欠陥の特徴情報も読み込んでおき、ＣＰＵ１２３により欠陥ごとに欠陥情報を読み出し、メモリ１２４に記憶されているテーブル情報と照合してフィルタ状態を決定し、フィルタ状態制御回路２０５にフィルタ状態情報を送ればよい。一方、全ての欠陥について、適用するフィルタ状態（P_k ,S_k）（ｋ＝１、…、Ｎ）を同一とするならば、図３に示したＳ３００内の処理Ｓ３０１はＳ７０５より前に処理しても構わない。

全ての欠陥ｍ（ｍ＝１、…、Ｍ）の補正欠陥位置_ｍを取得した後、補正欠陥位置_ｍをメモリ１２４より読み出し、この位置情報を必要に応じてステージ座標に変換の後、ステージ制御回路１１９に与えることにより欠陥_ｍをＳＥＭ１０２の視野に順次移動し（Ｓ７１１）、欠陥_ｍのＳＥＭ画像を撮像する（Ｓ７１２、Ｓ７１３、Ｓ７１４）。欠陥_ｍのＳＥＭ画像を撮像する際に、メモリ１２４に記憶されているフィルタ状態全ての欠陥のＳＥＭ画像撮像後、ウェーハをアンロード（Ｓ７１５）し、処理を終了する。

以上により、検査装置で検出された全ての欠陥種類に対し高感度、かつ高速に欠陥位置の検出が可能となり、説明した光学検出系をＳＥＭ欠陥観察装置に搭載することにより、光学検出による欠陥検出位置にてＳＥＭ観察を行うことで、ＳＥＭの観察視野内に欠陥を確実に入れることが可能となり、検査装置で検出した欠陥のＳＥＭ観察画像の自動撮像の成功率が向上し、ＳＥＭでの欠陥自動撮像のスループットも向上する。

１０１…ウェーハ，１０２…ＳＥＭ，１０３…光学顕微鏡，１０４…ステージ，１０５…真空槽，１０６…制御部，１０７…端末，１０８…記憶装置，１０９…ネットワーク，１１０…光源，１１１…真空封止窓，１１２…ミラー，１１３…対物レンズ，１１４…空封止窓，１１５…結像光学系，１１６…撮像素子，１１７…分布偏光素子，１１８…空間フィルタ，１１９…ステージ制御回路，１２０…SEM撮像系制御回路、１２１… 光学撮像系制御回路、１２２…外部入出力Ｉ／Ｆ、１２３…ＣＰＵ，１２４…メモリ、１２５…バス、２０１…データＩ／Ｆ、２０２…同期制御回路、２０３…同期信号発生回路、２０４…画像情報記憶部，２０５…フィルタ状態制御回路、２０６…分布偏光素子制御回路、２０７…空間フィルタ制御回路、２０８…内部バス

Claims

ＳＥＭと光学顕微鏡と制御部とを備える欠陥観察装置であって、
前記光学顕微鏡は、試料に光を照射する照射系と、前記照射系により照射された該試料からの光に基づく信号を検出し、電気的に偏光状態を制御可能な分布偏光素子と電気的に空間形状を制御可能な空間フィルタとを有する検出系と、を備え、
前記制御部は、同期信号を生成し(202)、該生成した同期信号に基づき前記分布偏光素子の偏光状態と前記空間フィルタの空間形状とを制御し電気的に切り替え(207,206)、複数の前記分布偏光素子の偏光状態と前記空間フィルタの空間形状との組合せにおける前記検出系により検出した画像を処理する(123)ことを特徴とする欠陥観察装置。
請求項１記載の欠陥観察装置であって、
前記制御部にて複数の前記分布偏光素子の偏光状態と前記空間フィルタの空間形状との組合せにおける前記検出系により検出した画像を処理することにより欠陥の位置を検出することを特徴とする欠陥観察装置。
請求項１記載の欠陥観察装置であって、
前記制御部は、一定時間間隔で連続的な同期信号を生成し、前記分布偏光素子および前記空間フィルタの制御と前記複数の前記分布偏光素子の偏光状態と前記空間フィルタの空間形状との組合せにおける前記検出系により検出した画像の検出とを該同期信号に対して連続的に行うことを特徴とする欠陥観察装置。
請求項１記載の欠陥観察装置であって、
前記制御部では、該複数の前記分布偏光素子の偏光状態と前記空間フィルタの空間形状との組合せに基づき、前記ＳＥＭにより検出される二次電子像と反射電子像の混合比を変更することを特徴とする
欠陥観察装置。
請求項１記載の欠陥観察装置であって、
前記分布偏光素子は液晶フィルタであり、前記空間フィルタはデジタルミラーデバイスであることを特徴とする欠陥観察装置。
請求項１記載の欠陥観察装置であって、
前記制御部では、欠陥装置の欠陥情報に基づき前記空間フィルタの状態を決定することを特徴とする欠陥観察装置。
ＳＥＭと光学顕微鏡と制御部とを備える欠陥観察装置を用いた欠陥観察方法であって、
試料に光を照射する照射工程と、
前記照射工程により照射された該試料からの光に基づく信号を検出し、電気的に偏光状態を制御可能な分布偏光素子と電気的に空間形状を制御可能な空間フィルタとを有する検出工程と、
同期信号を生成し(202)、該生成した同期信号に基づき前記分布偏光素子の偏光状態と前記空間フィルタの空間形状とを制御し電気的に切り替え(207,206)、複数の前記分布偏光素子の偏光状態と前記空間フィルタの空間形状との組合せにおける前記検出系により検出した画像を処理する(123)制御工程を備える欠陥観察方法。
請求項７記載の欠陥観察方法であって、
前記制御工程では、複数の前記分布偏光素子の偏光状態と前記空間フィルタの空間形状との組合せにおいて前記検出工程により検出した画像を処理することにより欠陥の位置を検出することを特徴とする欠陥観察方法。
請求項７記載の欠陥観察方法であって、
前記制御工程では、一定時間間隔で連続的な同期信号を生成し、前記分布偏光素子および前記空間フィルタの制御と前記複数の前記分布偏光素子の偏光状態と前記空間フィルタの空間形状との組合せにおいて前記検出工程により検出した画像の検出とを該同期信号に対して連続的に行うことを特徴とする欠陥観察方法。
請求項７記載の欠陥観察方法であって、
前記制御工程では、該複数の前記分布偏光素子の偏光状態と前記空間フィルタの空間形状との組合せに基づき、前記ＳＥＭにより検出される二次電子像と反射電子像の混合比を変更することを特徴とする
欠陥観察方法。
請求項７記載の欠陥観察方法であって、
前記分布偏光素子は液晶フィルタであり、前記空間フィルタはデジタルミラーデバイスであることを特徴とする欠陥観察方法。
請求項７記載の欠陥観察方法であって、
前記制御工程では、欠陥装置の欠陥情報に基づき前記空間フィルタの状態を決定することを特徴とする欠陥観察方法。